一种光控式锁具的控制电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种光控式锁具的控制电路，包括电源、电磁铁、光敏电路和继电器控制电路：继电器控制电路包括感应装置、蜂鸣器、中间继电器KA、中间继电器KA1、中间继电器KA2、延时继电器KT1、延时继电器KT2；其中KA和KA2的触点为常开触点，KA1的触点为常闭触点，KT1的触点为常闭触点，KT2的触点为常开触点；光敏电路包括光敏电阻R1、可调电阻R2、固定电阻R3、固定电阻R4、三极管Q1和三极管Q2，本实用新型以现有的机械锁具为基本结构，能将本电路中的电磁铁方便地加装在锁具上，构成独立于原锁具之外的一套锁闭机构，增加了锁具使用的方便性和安全性。
【专利说明】一种光控式锁具的控制电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种控制电路，具体涉及一种光控式锁具的控制电路，能根据光线强弱控制锁具的闭合。
【背景技术】
[0002]锁具是一种常用的机械装置，通过锁舌和锁舌槽的配合构成锁闭机构，将门相对于门框固定。
[0003]为了使锁具的使用更加方便，现有技术中提出了各类自动锁具，如感应式锁具、电磁锁具等。对于锁具的锁闭过程，如能通过自动的方式进行控制，利用一个信号来触发该锁闭过程，无疑将很大地方便用户的使用；尤其是在学校宿舍、公司宿舍等场合，进出门频率比较高的时候，相互之间有时疏于确定锁具是否处于了锁定状态，而可能造成看似门处于闭合状态，但其实并未上锁的情况，带来安全隐患。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术中提出的问题，本实用新型的目的在于，提供一种光控式锁具的控制电路，能方便地与电磁铁配合，对门锁改造，以提高门锁的方便性能和安全性能。
[0005]为了实现上述任务，本实用新型采用以下技术方案:
[0006]一种光控式锁具的控制电路，包括电源、电磁铁、光敏电路和继电器控制电路:
[0007]继电器控制电路包括感应装置、蜂鸣器、中间继电器KA、中间继电器KAl、中间继电器KA2、延时继电器KT1、延时继电器KT2 ;其中KA和KA2的触点为常开触点，KAl的触点为常闭触点，KTl的触点为常闭触点，KT2的触点为常开触点；KA1的线圈下端、KA2的线圈下端和KTl的线圈下端接地，KAl的线圈上端、KA2的线圈上端和KTl的线圈上端均连接至感应装置的下端；KA2触点的上端与KT2的线圈上端、KT2的触点上端、感应装置的上端以及KA的触点下端连接，KA2触点的下端与KTI的触点上端连接，所述的电磁铁串联在KTI的触点下端和KTI的线圈下端之间；KT2线圈的下端和KT2触点的下端分别连接KAI触点的上端和蜂鸣器的上端，KAl触点的下端与蜂鸣器的下端共同接地；KA的线圈上端、KA线圈下端、KA的触点上端连接光敏电路；
[0008]光敏电路包括光敏电阻R1、可调电阻R2、固定电阻R3、固定电阻R4、三极管Ql和三极管Q2，其中Ql的基极与R4的下端连接，Ql的集电极与R3的下端以及Q2的基极连接，Ql的发射极接地；Q2的发射极接地，Q2的集电极与继电器控制电路中的KA的线圈下端连接；R4的上端连接Rl的下端和R2的上端，R2的下端接地，Rl的上端、R3的上端和KA的线圈上端、KA的触点上端、电源连接。
[0009]本实用新型与现有技术相比具有以下技术特点:
[0010]1.以现有的机械锁具为基本结构，能将本电路中的电磁铁方便地加装在锁具上，构成独立于原锁具之外的一套锁闭机构，增加了锁具使用的方便性和安全性；
[0011]2.除了利用在锁具结构上，还能方便地移植在各种需要锁闭的场合，复杂度低，能效好；
[0012]3.电路结构简单，不采用单片机等处理器件，仅通过晶体管、电阻和继电器的配合即能完成根据环境亮度强弱控制锁闭，并且具有报警功能，这种结构便于集成，具有良好的实用性。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型控制电路的电路图；
[0014]图2是本实用新型应用在锁具上的结构示意图；
[0015]图3为电磁铁部分的结构示意图；
[0016]图4为卡板的安装示意图；
[0017]图5为拉杆部分的结构示意图；
[0018]图中的各个标号的含义为:
[0019]I—锁壳，2—复位弹費，3—旋钮，4—保险片，5—锁头传动片，6—执手，7—拉杆，8—锁舌，9 一锁舌槽，10—铁销，11 一电磁铁，12—光敏控制电路，13—感应装置，14 一卡件，15—感应装置，16—行程弹簧，17—卡板，18—卡槽，19一光敏电阻；
【具体实施方式】
[0020]遵从上述技术方案，如图1所示，一种光控式锁具的控制电路，包括电源VCC、电磁铁、光敏电路和继电器控制电路:
[0021]继电器控制电路包括感应装置、蜂鸣器、中间继电器KA、中间继电器KA1、中间继电器KA2、延时继电器KT1、延时继电器KT2 ;其中KA和KA2的触点为常开触点，KAl的触点为常闭触点，KTl的触点为常闭触点，KT2的触点为常开触点；KA1的线圈下端、KA2的线圈下端和KTl的线圈下端接地，KAl的线圈上端、KA2的线圈上端和KTl的线圈上端均连接至感应装置的下端；KA2触点的上端与KT2的线圈上端、KT2的触点上端、感应装置的上端以及KA的触点下端连接，KA2触点的下端与KTI的触点上端连接，所述的电磁铁串联在KTI的触点下端和KTI的线圈下端之间；KT2线圈的下端和KT2触点的下端分别连接KAI触点的上端和蜂鸣器的上端，KAl触点的下端与蜂鸣器的下端共同接地；KA的线圈上端、KA线圈下端、KA的触点上端连接光敏电路；
[0022]光敏电路包括光敏电阻R1、可调电阻R2、固定电阻R3、固定电阻R4、三极管Ql和三极管Q2，其中Ql的基极与R4的下端连接，Ql的集电极与R3的下端以及Q2的基极连接，Ql的发射极接地；Q2的发射极接地，Q2的集电极与继电器控制电路中的KA的线圈下端连接；R4的上端连接Rl的下端和R2的上端，R2的下端接地，Rl的上端、R3的上端和KA的线圈上端、KA的触点上端、电源连接；电源采用5V电源。
[0023]由于电路结构难以表述清楚，因此本方案中在描述电路元器件时，对于继电器、电阻、感应装置和蜂鸣器的描述中采用了上端和下端的表述方式。其中，对于电阻、感应装置和蜂鸣器来讲，其均只有两个连接端，那么这两个连接端分别为上端和下端；而对于中间继电器和延时继电器来讲，其连接时，分别要考虑继电器中线圈(图中用K加外圆圈来表示)的两端和触点(图中用=或#来表示)的两端，则分别用上端和下端来表示线圈和触点的两端；上端是指从电源流出的电流先到达该元器件的一端；元器件的阻值见图中所示。
[0024]本方案中，所采用的感应装置为两个相互配合的传感器，如霍尔传感器；其中一个传感器设置在锁具下端，为发射端，另一个传感器设置在锁舌槽的下端，为接收端。当两个传感器位于同一条直线上时能相互配对，即接收端能收到发射端的信息时，为正常状态；否则向电路中发出报警信号。
[0025]控制电路的工作原理如下:
[0026]光敏电路主要由NPN三极管的共发射极电路组成，三极管有3种工作区域:截止区、线性区、饱和区。三极管是以B极电流IB作为输入，操控整个三极管的工作状态。若三极管是在截止区，IB趋近于O (VBE亦趋近于O)，C极与E极间约呈断路状态，IC = 0，VCE =VCCo若三极管是在线性区，B-E接面为顺向偏压，B-C接面为逆向偏压，IB的值适中(VBE=0.7V)，IC = hFE，IB 呈比例放大，Vce = Vcc - Re，Ic = Vcc - Re，hFE、IB 可被 IB 操控。若三极管在饱和区，IB很大，VBE = 0.8V，VCE = 0.2V，VBC = 0.6V，B-C与B-E两接面均为正向偏压，C-E间等同于一个带有0.2V电位落差的通路，可得IC = (Vcc-0.2)/RC，IC与IB无关了，因此时的IB大过线性放大区的IB值，IC〈hFE是必然的。三极管在截止态时C-E间如同断路，在饱和态时C-E间如同通路(带有0.2V电位降)，因此可以作为开关。控制此开关的是IB，也可以用VBB作为控制的输入讯号。
[0027]由以上上分析可以知道，当工作电路处在白天有光环境时，光敏电阻阻值小，故Ql基极电压高，Ql饱和导通，此时Q2基极电压低，Q2截止断开，继电器KA不工作；同理，当工作电路处在夜晚无光环境时，Q2截止断开，Ql饱和导通，继电器KA正常工作。
[0028]本方案中的电磁铁采用直线电磁铁，而电磁铁得电运动后，可以采用两种与锁具配合的利用方式:
[0029]第一种，通过电磁铁的运动来控制卡止机构，如电磁铁运动控制一个带弹簧的伸缩杆，使伸缩杆在弹簧的作用下能伸入到固定于门框上锁舌槽下端或锁舌槽中与伸缩杆配合的紧固槽中，这样就利用电磁铁实现了间接的锁止，此时伸缩杆的作用相当于锁具的锁舌；
[0030]第二种，直接将电磁铁充当上述的伸缩杆，伸入到紧固槽中，将门相对于门框紧固。
[0031]如图3所示，为本方案第一种利用方式的一个实施例，即在现有的锁具结构上进行了改进，加入了上述电路结构，并利用拉杆7来充当伸缩杆。这种锁具包括锁壳1、可伸出锁壳I的锁舌8以及锁舌槽9，锁壳I中沿平行于锁舌8运动的方向设置有复位弹簧2，穿过复位弹簧2设置有拉杆7，拉杆7靠近锁舌槽9的一端设置有可穿出锁壳I并伸入锁舌槽9中的卡件14，拉杆14上还设置有控制拉杆7运动的限制装置13，15，限制装置13，15通过控制电路作动。
[0032]在这个实施例中采用了一种普通的锁具作为原型，原有锁具当中的结构，例如保险片4、旋钮3、锁芯、执手6、锁头传动片5、锁舌8和锁舌槽9均保持原有结构，当锁芯转动时，通过锁芯带动锁头传动片5，继而使锁舌8朝锁壳内运动而打开锁；而执手6则位于锁壳I外部用于手动打开锁具，保险片4与锁头传动片5连接，防止锁舌8被拔出或撬动，旋钮3则用于卡住锁舌8，使锁舌8不能自行复位，锁具保持常开状态。
[0033]本方案的锁具中，在原有锁具结构的基础上，添加了拉杆7及其附属结构。拉杆7一端的卡件相当于另一个锁舌8，卡件伸入到锁舌槽9中时，与锁舌8起到相同的作用，即卡柱锁体和锁舌槽9，保持锁具的锁定状态。即卡件和锁舌8能单独或共同锁定锁具。
[0034]复位弹簧2套装在拉杆7上，复位弹簧2 —端固结拉杆7，另一端固结锁壳1，在复位弹簧2自然状况下，卡件位于锁壳I外部，处于锁定位置，而复位弹簧2压缩时，卡件在拉杆7的带动下缩回到锁壳I中。
[0035]控制拉杆7伸缩的限制装置，可在拉杆7上的复位弹簧2压缩状态时，对拉杆7进行暂时的固定，即使卡件保持在锁壳I内部，而这个控制可通过本方案中的控制电路12实现，控制电路12根据环境的亮度，向限制装置发出信号使其控制拉杆7运动，使卡件伸缩，保持锁具的锁定或打开状态。
[0036]限制装置包括铁销10，如图3、图4所示，铁销10由电磁铁11控制其轴向上的运动，并在铁销10上套装有行程弹簧16 ;铁销10设置于锁壳I下部，铁销10的上端可伸入锁壳I中，在铁销10上端安装有卡板17，卡板17与设置在拉杆7上的卡槽18配合。
[0037]限制装置整体实现的作用是，能使限制装置中的卡板17沿铁销10的轴向运动，以伸入到拉杆7上的卡槽18中，起到限制卡槽18的作用。铁销10上套装的行程弹簧16，在电磁铁11不工作时使铁销10回位，即电磁铁11工作时行程弹簧16处于压缩状态。电磁铁11的电路通断只需要两个激励，一个控制其通，一个控制其断，而这些可以通过控制电路12来实现。
[0038]卡槽18为轴向设置在卡板17上方拉杆7上的卡槽18，卡槽18至少设置两段且相邻的两段卡槽18之间平滑过渡，每一段卡槽18的深度不相同且沿靠近锁舌槽9方向深度逐渐增大。
[0039]卡槽18分为多段，如图4所示，可以使拉杆7在不同的位置被卡板17固定，以限定卡件的位置。如本实施例中，卡槽18设置两段，开始时复位弹簧2处于压缩状态，此时卡板17位于较深的卡槽18中，即靠近锁舌槽9的卡槽18中(图中B处卡槽18)，而卡件这时候位于锁壳I中，如不考虑锁具原有的锁舌8结构，此时锁具处于打开状态。当通过光敏控制电路12给出的信号，根据环境亮度，如此时需要改变锁具状态，则电磁铁11的电路导通，电磁铁11工作，拉动铁销10，行程弹簧16压缩，与铁销10连接的卡板17从较深的卡槽18中脱出，在拉杆7上复位弹簧2的作用下，拉杆7向靠近锁舌槽9方向运动，则卡件从锁壳I中伸出，锁具处于锁定状态；与此同时，卡板17从较深的卡槽18中被拉出而进入到较浅的卡槽18 (图中A处卡槽18)中，则完成了锁具状态的切换过程。
[0040]上述的通过电磁铁11切换过程，适用于如学生宿舍等场合，看到门处于闭合状态，以为门已经锁住时的情况；而这套装置可根据环境亮度，当处于夜晚时，能通过上述的拉杆7及其附属机构通过另一套锁定装置，即卡件对锁具进行自动的锁定，保证了宿舍的安全。
[0041]复位弹簧2靠近锁舌槽9的一端固结在拉杆7上，另一端固结在锁壳I上。
[0042]这种复位弹簧2的设置方式，使其能与拉杆7配合完成锁具的锁止，复位弹簧2的限制被解除时，在弹力的作用下，拉杆7带动卡件伸出锁壳1，进入到锁舌槽9中。
[0043]上述方式进行门锁的锁止后，如果需要打开锁具，则需要向下拉动铁销10，然后通过拉动拉杆7，使复位弹簧2压缩，卡件从锁舌槽9中抽出，同时使卡板17再次卡入到较深的卡槽18中。为了便于操作，拉杆7远离锁舌槽9的一端伸出锁壳11，便于拉动拉杆7。
[0044]控制电路中还设置有报警装置，即蜂鸣器；当感应装置13，15没有配对时，通过蜂鸣器发出报警信号。另外，本装置中对原有锁具添加的结构和原有的锁具结构是相互独立的，不影响原有结构的正常工作。感应装置13，15在图2中通过两个配合的传感器来表示。
[0045]当工作电路处在白天有光环境时，Q2饱和导通，Ql截止断开，继电器KA不得电，触点断开，主电路不工作。当工作电路处在夜晚无光环境时，Q2截止断开，Ql饱和导通，继电器KA通电吸合，其常开触点闭合，主电路通电。当感应装置(图1中感应装置即图2中的13，15)断开时，KAl的触点是常闭触点，时间继电器KT2通电吸合，其常开触点延时闭合，蜂鸣器得电工作，实现了当感应装置断开(即门没有锁好)时，蜂鸣器延时工作的功能。当感应装置闭合时，继电器KAl得电，其常闭触点断开，时间继电器KTl失电，其触点断开，蜂鸣器不工作，继电器KA2得电，其常开触点闭合，时间继电器KTl通电，其常闭触点延时断开，实现了当感应装置闭合时电磁铁工作一段时间自动断开的功能(自动锁门)。
【权利要求】
1.一种光控式锁具的控制电路，其特征在于，包括电源、电磁铁、光敏电路和继电器控制电路: 继电器控制电路包括感应装置、蜂鸣器、中间继电器KA、中间继电器KA1、中间继电器KA2、延时继电器KT1、延时继电器KT2 ;其中KA和KA2的触点为常开触点，KAl的触点为常闭触点，KTl的触点为常闭触点，KT2的触点为常开触点；KA1的线圈下端、KA2的线圈下端和KTl的线圈下端接地，KAl的线圈上端、KA2的线圈上端和KTl的线圈上端均连接至感应装置的下端；KA2的触点上端与KT2的线圈上端、KT2的触点上端、感应装置的上端以及KA的触点下端连接，KA2触点的下端与KTl的触点上端连接，所述的电磁铁串联在KTl的触点下端和KTI的线圈下端之间；KT2线圈的下端和KT2触点的下端分别连接KAI触点的上端和蜂鸣器的上端，KAl触点的下端与蜂鸣器的下端共同接地；KA的线圈上端、KA的线圈下端、KA的触点上端连接光敏电路； 光敏电路包括光敏电阻Rl、可调电阻R2、固定电阻R3、固定电阻R4、三极管Ql和三极管Q2，其中Ql的基极与R4的下端连接，Ql的集电极与R3的下端以及Q2的基极连接，Ql的发射极接地；Q2的发射极接地，Q2的集电极与继电器控制电路中的KA的线圈下端连接；R4的上端连接Rl的下端和R2的上端，R2的下端接地，Rl的上端、R3的上端和KA的线圈上端、KA的触点上端、电源连接。
【文档编号】E05B45/06GK204252668SQ201420697395
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】张军, 曹学鹏, 赵津汉, 赵熙, 李兆慧, 吕文帅, 李哲 申请人:长安大学